(57)【要約】【課題】同一のレーザーユニット内の複数の各発光点は位置関係が固定されているので、対物レンズの要求に沿って各発光点からの各レーザー光の一方を無限系に他方を有限系にすることが困難であった。【解決手段】１つのレーザーユニット１から発光される第１及び第２波長の各レーザー光を平行光にするコリメータレンズ１３を対物レンズ１７の手前に配置すると共に、このコリメータレンズ１３と対物レンズ１７との間に第１波長のレーザー光に有効な領域にのみ凹レンズ作用を備える波長選択性のホログラム素子１６を配置し、第１波長のレーザー光を有限系で、第２波長のレーザー光を無限系でそれぞれ対物レンズ１７に入射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相違する第１及び第２波長の各レーザー光を発光する第１及び第２発光点を有するレーザーユニットを備え、単一の対物レンズに前記第１及び第２波長の各レーザー光を選択的に入射して各種記録媒体に対応させた光ピックアップ装置であって、対物レンズの手前に配置され、前記レーザーユニットの各発光点から出射されるレーザー光を平行光にするコリメータレンズと、該コリメータレンズと対物レンズの間に配置され、第１波長のレーザー光に有効な領域にのみ凹レンズ作用を備える波長選択性のホログラム素子とを設け、第２波長のレーザー光をこの第２波長の各レーザー光に適合する平行光で対物レンズに入射すると共に、第１波長のレーザー光をこの第１波長のレーザー光に適合する所定の拡がり角で対物レンズに入射するようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記ホログラム素子は光軸を中心とした同心円状に内周から外周に向かって第１領域及び第２領域を備え、前記第１領域は第１波長及び第２波長の各レーザー光を透過すると共に、第１波長のレーザー光に対してのみ凹レンズ作用を備える特性に形成され、前記第２領域は第２波長のレーザー光を透過すると共に、第１波長のレーザー光を反射もしくは回折する特性に形成され、前記ホログラム素子が第１波長及び第２波長の各レーザー光毎の対物レンズにおける開口絞り機能を有することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
相違する第１及び第２波長の各レーザー光を発光する第１及び第２発光点を有する第１レーザーユニットを備えると共に、前記第１及び第２波長と相違する第３波長のレーザー光を発光する第３発光点を有する第２レーザーユニットを備え、単一の対物レンズに前記第１、第２及び第３波長の各レーザー光を選択的に入射して各種記録媒体に対応させた光ピックアップ装置であって、別光路上に配置される第１レーザーユニット及び第２レーザーユニットの各発光点から出射されるレーザー光を共通光路上に導くビームスプリッタと、前記共通光路上の対物レンズの手前に配置され、第１レーザーユニット及び第２レーザーユニットの各発光点から出射されるレーザー光を平行光にするコリメータレンズと、該コリメータレンズと対物レンズの間に配置され、第１波長のレーザー光に有効な領域にのみ凹レンズ作用を備える波長選択性のホログラム素子とを設け、前記第２及び第３波長の各レーザー光をこれら第２及び第３波長の各レーザー光にそれぞれ適合する平行光で対物レンズに入射すると共に、第１波長のレーザー光をこの第１波長のレーザー光に適合する所定の拡がり角で対物レンズに入射するようにしたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
第２レーザーユニットのレーザー発光点から出射されるレーザー光は第１レーザーユニットの各レーザー発光点から出射される各レーザー光より短波長であることを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記ホログラム素子は光軸を中心とした同心円状に内周から外周に向かって第１領域、第２領域及び第３領域を備え、前記第１領域は第１、第２及び第３波長の各レーザー光を透過すると共に、第１波長のレーザー光に対してのみ凹レンズ作用を備える特性に形成され、前記第２領域は第２及び第３波長の各レーザー光を透過すると共に、第１波長のレーザー光を反射もしくは回折する特性に形成され、前記第３領域は第３波長のレーザー光を透過すると共に、第１及び第２波長の各レーザー光を反射もしくは回折する特性に形成され、前記ホログラム素子が第１波長、第２波長及び第３波長の各レーザー光毎の対物レンズにおける開口絞り機能を有することを特徴とする請求項３記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー波長の異なる少なくとも２種類のレーザー光を発光するレーザーユニットを備え、このレーザーユニットから出射される各レーザー光を単一の対物レンズに入射して記録密度の相違する少なくとも２方式の記録フォーマットの信号記録媒体に対応させた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光を使用して光学的に信号再生及びあるいは信号記録が行われる光ディスク等の信号記録媒体においては、高密度ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)やＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ等の記録密度の向上が図れた新方式が提案されている。
【０００３】
このような新方式の高記録密度媒体に対応するディスクドライブにおいて、既存のＣＤ（Compact Disc）及びＤＶＤにも再生、及びあるいは記録に対応させることが行われるので、光ピックアップ装置においてはＣＤ、ＤＶＤ及び高密度ＤＶＤ（仮称：ＨＤ−ＤＶＤ）やＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃの新方式高記録密度媒体に対応させるために、各種ディスクに適合する波長のレーザー光を発光させる構成とする必要があり、光学系の複雑化を招く。
【０００４】
ところで、２種類のレーザー素子を同一パッケージ内に収めて波長の異なる２種類のレーザー光を選択的に発生可能な２波長レーザーユニットを用いた光ピックアップ装置が知られている。（特許文献１参照）
その為、ＣＤ、ＤＶＤ及び新方式高記録密度媒体に対応させた光ピックアップ装置を設計する場合、光学系の簡素化を図るため２波長レーザーユニットを使用することが考えられる。
【特許文献１】特開２０００−１２１１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＣＤとＤＶＤとでは、信号記録面までの透明基板の厚みがそれぞれ１．１ｍｍと０．６ｍｍであり略１：２と大きく異なり、また、信号記録面までの透明基板の厚みはＨＤ−ＤＶＤの場合に０．６ｍｍ、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃの場合に０．１ｍｍである。
【０００６】
また、適合するレーザー光の波長は、ＣＤにおいて赤外波長の７６５ｎｍ〜８０５ｎｍ、ＤＶＤにおいて赤色波長の６３５ｎｍ／６４５ｎｍ〜６７５ｎｍ、ＨＤ−ＤＶＤ及びＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃにおいて青紫色（青色）波長の４００ｎｍ〜４２０ｎｍとなっている。
【０００７】
これらの点と信号記録密度や記録方式等に起因して光ピックアップ装置においては、各ディスクにそれぞれ適合される光学特性となるようにＮＡ（numerical aperture）の異なる対物レンズを必要とする。このＮＡはＣＤの場合に０．４５、ＤＶＤの場合に０．６、ＨＤ−ＤＶＤの場合に０．６５、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃの場合に０．８５となっている。
【０００８】
また、各種ディスクにおいて、要求する光スポットの光学特性が相違することにより光学倍率が大きく相違する場合があり、単一の対物レンズによりＣＤ、ＤＶＤ及び新方式高記録密度媒体（ＨＤ−ＤＶＤあるいはＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ）の３種類のディスクに対
応させる場合、高記録密度媒体を優先して光学設計を行い、単一の対物レンズに各種ディスクごとの所定のＮＡ、倍率や球面収差補正等の光学特性を持たせるためにＣＤの記録再生時には特に収差補正の目的で適合する波長のレーザー光を所定角度の拡散光で入射する有限系を採用し、ＤＶＤ及び新方式高記録密度媒体の記録再生時にはそれぞれ適合する波長のレーザー光を平行光で入射する無限系を採用する製品が提案されている。
【０００９】
このような対物レンズを使用する光ピックアップ装置において、ＣＤ及びＤＶＤにそれぞれ適合する波長の各レーザー光を発光する２波長レーザーユニットを採用しようとすると、前記各レーザー光を発光する各レーザー発光点の位置関係が固定されているために対物レンズまでの距離をこれらの各レーザー発光点の位置を変えて対応させることが出来ないので、対物レンズの要求に沿ってＤＶＤに適合する波長のレーザー光を平行光とした上で、ＣＤに適合する波長のレーザー光を所定角度の拡散光とすることが困難であった。
【００１０】
併せて、新方式高記録密度媒体に適合する波長のレーザー光を対物レンズに平行光で入射する構成とする必要があることからこの点も考慮して光学系を設計しなければならず、これらの条件を満たす簡潔な光学系の光ピックアップ装置を提供することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、相違する第１及び第２波長の各レーザー光を発光する第１及び第２発光点を有するレーザーユニットの各発光点から出射されるレーザー光を平行光にするコリメータレンズを対物レンズの手前に配置し、第１波長のレーザー光に有効な領域にのみ凹レンズ作用を備える波長選択性のホログラム素子を前記コリメータレンズと対物レンズとの間に配置し、第２波長のレーザー光をこの第２波長の各レーザー光に適合する平行光で対物レンズに入射すると共に、第１波長のレーザー光をこの第１波長のレーザー光に適合する所定の拡がり角で対物レンズに入射するようにしている。
【００１２】
請求項３に係る発明は、第１及び第２波長の各レーザー光を発光する第１及び第２発光点を有する第１レーザーユニットから出射される各レーザー光、及び第１レーザーユニットと別光路上に配置されて第３波長のレーザー光を発光する第３発光点を有する第２レーザーユニットから出射されるレーザー光を共通光路上に導くビームスプリッタと、該ビームスプリッタにより共通光路上の対物レンズの手前に配置され、第１レーザーユニット及び第２レーザーユニットの各レーザー発光点から出射されるレーザー光を平行光にするコリメータレンズと、該コリメータレンズと対物レンズの間に配置され、第１波長のレーザー光に有効な領域にのみ凹レンズ作用を備える波長選択性のホログラム素子とを設け、前記第２及び第３波長の各レーザー光をこれら第２及び第３波長の各レーザー光にそれぞれ適合する平行光で対物レンズに入射すると共に、第１波長のレーザー光をこの第１波長のレーザー光に適合する所定の拡がり角で対物レンズに入射するようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に依れば、単一のレーザーユニットから発光される相違する第１及び第２波長の各レーザー光のうち、波長選択性のホログラム素子により第１波長のレーザー光に有効な領域にのみ凹レンズ作用を作用させているので、単一のレーザーユニットから発光される第１波長及び第２波長の各レーザー光を対物レンズの要求に沿ってそれぞれ有限系及び無限系で対物レンズに入射することが出来る。
【００１４】
また、記録密度の相違する記録媒体にそれぞれ適合する第１及び第２波長の各レーザー光を発光する第１及び第２発光点を有する第１レーザーユニットと、この第１レーザーユニットの他に前記第１及び第２波長と相違する第３波長のレーザー光を発光する第３発光点を有する第２レーザーユニットとを採用し、前記第１レーザーユニットの各発光点から
の各レーザー光を有限系と無限系とでそれぞれ対物レンズに入射させると共に、第２レーザーユニットの発光点からのレーザー光を無限系で対物レンズに入射させることが出来、記録密度の相違する少なくとも３種類の記録媒体に対応する光ピックアップ装置を２波長レーザーユニット及び単一の対物レンズを使用して簡単な構成により達成できる。
【００１５】
また、ホログラム素子が第１、第２及び第３波長の各レーザー光毎の対物レンズにおける開口絞りとなっているので、ホログラム素子により対物レンズに入射するレーザー光束径を設定出来る共に、第１波長のレーザー光を所定の拡散光の有限系で対物レンズに入射させることが出来、対物レンズを夫々の記録媒体に対応したＮＡで機能させることが出来る。
【実施例】
【００１６】
図１は本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の光学系を示す光学配置図である。
【００１７】
図１に示す光ピックアップ装置は、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃに対応する構成となっている。
【００１８】
第１レーザーユニット１は同一半導体基板上にＣＤに適した赤外波長帯７６５ｎｍ〜８０５ｎｍの第１波長、例えば７８０ｎｍのレーザー光を発光する第１発光点２と、ＤＶＤに適した赤色波長帯６４５ｎｍ〜６７５ｎｍの第２波長、例えば６５０ｎｍのレーザー光を発光する第２発光点３とを有するレーザーダイオードにより構成され、単一のレーザーユニットでＣＤ記録再生及びＤＶＤ記録再生に適合する２波長のレーザー光を発光するようになっている。
【００１９】
第２レーザーユニット４はＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃに適した青紫色（青色）波長帯４００ｎｍ〜４２０ｎｍの第３波長、例えば４０５ｎｍのレーザー光を発光する第３発光点５を有するレーザーダイオードにより構成される。
【００２０】
第１レーザーユニット１の第１発光点２及び第２発光点３からそれぞれ出射される第１波長及び第２波長の各レーザー光は、回折格子６によりトラッキング制御に使用される±１次回折光を形成するべく回折され、その後、１／２波長板７により偏光方向が調整されてダイクロイックプリズム８のフィルタ面８ａの透過方向からこのダイクロイックプリズム８に供給される。
【００２１】
一方、第２レーザーユニット４の第３発光点５から出射される第３波長のレーザー光は、回折格子９によりトラッキング制御に使用される±１次回折光を形成するべく回折され、その後、１／２波長板１０により偏光方向が調整されてダイクロイックプリズム８のフィルタ面８ａの反射方向からこのダイクロイックプリズム８に供給される。
【００２２】
このダイクロイックプリズム８は第１レーザーユニット１と第２レーザーユニット４とを別光路に配置する役割を担っており、ダイクロイックプリズム８のフィルタ面８ａは図２に示す如く、６５０ｎｍ及び７８０ｎｍのレーザー光の透過率を９５％以上確保すると共に、４０５ｎｍレーザー光の透過率を５％未満、すなわち反射率を９５％以上確保するような波長選択性を有する反射・透過コートが施されている。
【００２３】
その為、第１レーザーユニット１から出射される第１及び第２波長の各レーザー光はダイクロイックプリズム８のフィルタ面８ａを透過して偏光ビームスプリッタ１１に入射され、一方、第２レーザーユニット４から出射される第３波長のレーザー光はダイクロイックプリズム８のフィルタ面８ａを反射して偏光ビームスプリッタ１１に入射される。
【００２４】
ここで、第１波長、第２波長及び第３波長の各レーザー光は、それぞれ１／２波長板７及び１／２波長板１０により偏光ビームスプリッタ１１の偏光フィルタ面１１ａに対してｐ偏光に設定されてこの偏光フィルタ面１１ａを透過するように設定されている。尚、第１レーザーユニット１及び第２レーザーユニット４の回転方向の向きを設定することにより第１レーザーユニット１から出射される各レーザー光及び第２レーザーユニット４から発光されるレーザー光を偏光ビームスプリッタ１１の偏光フィルタ面１１ａに対してｐ偏光に設定することも可能であり、この場合、１／２波長板７や１／２波長板１０を省略することが可能となる。
【００２５】
偏光ビームスプリッタ１１の偏光フィルタ面１１ａを透過した第１レーザーユニット１から出射される各レーザー光及び第２レーザーユニット４から出射されるレーザー光は、反射ミラー１２により反射されて光軸が直角に折曲された後、コリメータレンズ１３に入射される。
【００２６】
コリメータレンズ１３を通過したレーザー光は、液晶パネル１４及び１／４波長板１５をそれぞれ通過し、ホログラム素子１６を介した後、対物レンズ１７に入射され、該対物レンズ１７により収束されてディスクＤに照射される。
【００２７】
前記ホログラム素子１６は、図３に示す如く、光軸を中心とした同心円状に内周から外周に向かって第１領域１６Ａ、第２領域１６Ｂ及び第３領域１６Ｃが形成され、前記第１領域１６Ａには第１波長のレーザー光に対してのみ凹レンズ作用を備える特性の回折格子が形成されている。そして、前記ホログラム素子１６は、図４に示す表の如く、前記第１領域１６Ａが第１、第２及び第３波長の各レーザー光を９５％以上透過する透過特性となるように前記第１領域１６Ａの回折格子により構成され、前記第２領域１６Ｂが第２及び第３波長の各レーザー光に対して９５％以上の透過特性となる共に、第１波長のレーザー光に対して回折（又は反射）により０次光において５％以下の透過特性となるような回折格子（又は波長選択性のダイクロイックフィルタ膜）により構成され、前記第３領域１６Ｃが第３波長のレーザー光に対して９５％以上の透過特性となる共に、第１及び第２波長の各レーザー光に対して回折（又は反射）により０次光において５％以下の透過特性となるような回折格子（又は波長選択性のダイクロイックフィルタ膜）により構成されている。但し、第１領域１６Ａ、第２領域１６Ｂ及び第３領域１６Ｃの各領域間の透過率の差は２％以下に抑えられている。
【００２８】
尚、前記第１領域１６Ａの回折格子により拡散されるレーザー光の拡散角は、ＣＤに対応する第１波長のレーザー光に係る対物レンズ１７の入射角度の設計に合わせて全角で７．３度に設定された。
【００２９】
ところで、ホログラム素子１６の第１領域１６Ａ及び第２領域１６Ｂの各径は、それぞれＣＤ及びＤＶＤの記録媒体に適合した光束のレーザー光が対物レンズ１７に入射されるように設定されており、前記第１領域１６Ａは凹レンズ作用により拡散されるレーザー光束径を考慮して設定される。
【００３０】
その為、前記ホログラム素子１６は第１、第２及び第３波長の各レーザー光毎の対物レンズ１７に入射する光束径を制限する開口絞りの役割を担っている。
【００３１】
前記ホログラム素子１６は、対物レンズ１７を駆動するアクチュエータ（図示せず）の可動部となるレンズホルダ１８の対物レンズ１７が装着される側と反対側に装着され、対物レンズ１７と一体に駆動される。その為、対物レンズ１７の駆動に拘わらず対物レンズ１７とホログラム素子１６との光軸ずれが生じない。
【００３２】
また、液晶パネル１４は液晶が有する屈折率を変化させる特性を利用して印加される制御電圧に応じて屈折率を変化させるようになっており、球面収差を補正するべく屈折率を変化させるパターン形状が設定されている。前記液晶パネル１４はＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃの記録再生時に制御電圧が印加され、これによりディスク上に収束されるレーザー光の球面収差を補正する。
【００３３】
尚、前記液晶パネル１４はＣＤ及びＤＶＤの記録再生時には制御電圧が印加されず、透過するレーザー光に屈折率の変化を付与しない。
【００３４】
このような光学系により第１レーザーユニット１の第１発光点２及び第２発光点３からそれぞれ発光されるＣＤ用の第１波長のレーザー光及びＤＶＤ用の第２波長のレーザー光と第２レーザーユニット４の第３発光点５から発光されるＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ用の第３波長のレーザー光は、単一の対物レンズ１７に入射され、該対物レンズ１７により収束されてディスクＤに照射される。
【００３５】
前記対物レンズ１７の入射面にはＣＤ、ＤＶＤ及びＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃの適合波長及びＮＡに夫々適合するべく回折格子（図示せず）が形成されており、対物レンズ１７はこの回折格子により第１レーザーユニット１の第１発光点２から発光されるＣＤに適合する第１波長のレーザー光を所定の拡がり角で所定領域で入射してＣＤの記録再生に適したＮＡ及び収差補正されたレーザースポットが得られるように所期の特性が発揮されると共に、前記回折格子により第１レーザーユニット１の第２発光点３から発光されるＤＶＤに適合する第２波長のレーザー光及び第２レーザーユニット４の第３発光点５から発光されるＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃに適合する第３波長のレーザー光を平行光でそれぞれ所定領域で入射してそれぞれＤＶＤ及びＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃの記録再生に適したＮＡ及び収差補正されたレーザースポットが得られるように所期の特性が発揮される。
【００３６】
このように第１レーザーユニット１の第１発光点２及び第２発光点３からそれぞれ発光される第１波長及び第２波長のレーザー光と第２レーザーユニット４の第３発光点５から発光される第３波長のレーザー光は、単一の対物レンズ１７により各種ディスクに対応されて収束される。
【００３７】
ディスクＤにより変調されて反射されたレーザー光は対物レンズ１７に戻り、来た光路を経由して戻って偏光ビームスプリッタ１１に至る。
【００３８】
この偏光ビームスプリッタ１１に戻されるレーザー光は、ディスクＤへの往路と復路で１／４波長板１５を２度通過するので、前記偏光ビームスプリッタ１１に戻されたレーザー光は偏光方向が１／２波長回転されている。その為、ディスクＤへの往路ではｐ偏光であったレーザー光がｓ偏光となって偏光ビームスプリッタ１１に入射される。その為、前記偏光ビームスプリッタ１１に戻されたレーザー光は、偏光フィルタ面１１ａにより反射され、ディスクＤに照射されるレーザー光のフォーカスエラー成分を発生させると共に、焦点調整を行うサーボレンズ１９を介して光検出器２０に導かれる。
【００３９】
前記光検出器２０には、ＣＤ記録再生に用いられるＣＤ受光部（図示せず）、ＤＶＤ記録再生に用いられるＤＶＤ受光部（図示せず）及びＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ記録再生に用いられるＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ受光部（図示せず）が形成されており、ＣＤ用の第１波長のレーザー光は前記ＣＤ受光部の各受光領域に受光され、ＤＶＤ用の第２波長のレーザー光は前記ＤＶＤ受光部の各受光領域に受光され、Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ用の第３波長のレーザー光は前記Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ受光部の各受光領域に受光される。
【００４０】
その為、各種ディスクの記録信号が得られると共に、各種ディスクに対応したフォーカ
シング制御及びトラッキング制御、あるいはチルト制御に用いられる各制御信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例を示す光ピックアップ装置の光学系を示す光学配置図である。
【図２】ダイクロイックプリズム８のフィルタ面８ａの透過特性を示す特性図である。
【図３】ホログラム素子１６に形成される第１領域１６Ａ、第２領域１６Ｂ及び第３領域１６Ｃの形態を説明する説明図である。
【図４】ホログラム素子１６の第１領域１６Ａ、第２領域１６Ｂ及び第３領域１６Ｃにおける特性を説明する表を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１        第１レーザーユニット
２        第１発光点
３        第２発光点
４        第２レーザーユニット
５        第３発光点
６        回折格子
８        ダイクロイックプリズム
１１        偏光ビームスプリッタ
１３        コリメータレンズ
１４        液晶パネル
１５        １／４波長板
１６        ホログラム素子
１７        対物レンズ
２０        光検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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